(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記像担持体に当接してトナー像を記録材に転写部で転写する転写部材と、
前記転写部に電界を形成する転写電源と、
回転して前記転写部材を摺擦する導電性ロールブラシと、前記導電性ロールブラシに摺擦する金属ローラと、前記金属ローラに当接させたクリーニングブレードと、前記金属ローラに電圧を印加するクリーニング電源とを有するクリーニング手段と、を備え、
連続して記録材に画像を形成する場合に、制御用トナー像が前記像担持体上で記録材と記録材との間の領域に対応する領域に前記トナー像形成手段によって形成されて前記転写部を通過することによって前記転写部材へ付着する画像形成装置において、
前記トナー像形成手段によって、前記像担持体の回転方向に直交する方向における前記制御用トナー像の位置に、前記像担持体の回転方向における前記転写部材の周長以上の長さと前記制御用トナー像以上のトナー載り量でトナー帯が前記像担持体上に形成されて、その後、前記像担持体からトナー帯が前記転写部材へ転写されて、その後、トナー帯が前記転写部材から前記像担持体に再転写されるように前記転写電源を制御するモードを実行する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記クリーニング電源から前記金属ローラにトナーの帯電極性と逆極性のクリーニング電圧を印加し続けることにより、前記転写部材から前記導電性ロールブラシに静電的に吸着保持したトナーの帯電極性を反転させて、前記導電性ロールブラシから前記転写部材へ静電的にトナーを戻すことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、トナー帯を前記像担持体の回転方向に間隔を設けて複数形成し、前記転写部材からトナー帯を前記像担持体の前記間隔に再転写させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記間隔は、トナー帯の前記転写部材への転写と前記像担持体への再転写との時間差に関連付けて設定され、
トナー帯は、前記転写部材の回転方向で全周以上の長さになるように形成されることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記転写部を通過した前記像担持体に付着したトナーを除去する像担持体用ロールブラシを備え、
前記制御手段は、トナー帯の形成後、前記像担持体へ再転写されたトナーを前記像担持体用ロールブラシによって除去した後に、前記像担持体を停止させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記像担持体よりも前記転写部材のほうが累積使用時間が長い場合には、前記累積使用時間が等しい場合よりも前記クリーニング電圧の絶対値を高くし、
前記転写部材よりも前記像担持体のほうが累積使用時間が長い場合には、前記累積使用時間が等しい場合よりも前記クリーニング電圧の絶対値を低くすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
使用するトナーの色が異なる複数の現像装置を有し、
前記制御手段は、トナー帯を、記録材に対するコントラストが最も小さい色のトナーの現像装置を用いて形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転写部材に転写された制御用トナー像を静電的に吸着除去する転写部材クリーニング装置を備えた画像形成装置、詳しくは、転写部材クリーニング装置による転写部材のクリーニング性能を回復させる制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光ドラム、中間転写ベルト等の像担持体に転写部材を当接回転させて、記録材に対するトナー像の転写部を構成した画像形成装置が広く用いられている。
【０００３】
また、記録材に転写する画像のトナー像の間隔に、記録材に転写されない制御用トナー像（制御画像）を形成して像担持体に担持させ、トナー像形成条件や画像のトナー像の位置決めを行う画像形成装置が実用化されている。
【０００４】
また、転写部材にファーブラシ等のクリーニング手段を当接回転して、転写部で転写部材に付着した制御用トナー像を静電的に吸着除去させることにより、記録材の裏汚れを回避する画像形成装置も実用化されている。
【０００５】
特許文献１には、中間転写ベルトに沿って複数のトナー像形成手段を配置したタンデム型中間転写方式の画像形成装置が示される。ここでは、中間転写ベルトに静電クリーニング装置を配置しており、静電クリーニング装置は、逆極性の電圧をそれぞれ印加した一対の導電性ロールブラシ（静電ファーブラシ）を中間転写ベルトに当接回転させている。
【０００６】
特許文献２には、中間転写ベルトに当接回転して転写部を形成する二次転写ローラに静電クリーニング装置を設けた画像形成装置が示される。静電クリーニング装置は、トナー像の帯電極性と逆極性の電圧を印加した導電性ロールブラシを二次転写ローラに当接回転させて、転写部で二次転写ローラに転写された制御用トナー像を静電的に吸着除去する。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２２９３４４号公報
【特許文献２】特開２０００−１８７４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
静電クリーニング装置は、クリーニング電圧が印加されたクリーニング手段の静電的な吸着能力と、転写部材の表面に対するトナーの付着力とのバランスによってクリーニング性能が変化する。クリーニング手段のトナー捕集能力が低下したり、転写部材の表面のトナー拘束力が高まったりすると、転写部材クリーニング装置による転写部材のクリーニング性能が低下する。そして、転写部材クリーニング装置のクリーニング性能が低下すると、転写部材に転写された制御用トナー像を十分に除去できなくなって、記録材の裏汚れや両面印刷時の裏面画像の濃度ムラが発生し易くなる。
【０００９】
例えば、画像比率の小さい画像を連続形成した場合、制御用トナー像に起因した記録材の裏汚れ等が発生し易くなる。１枚プリントのような枚数の少ない画像形成ジョブが連続して、起動／停止が頻繁に繰り返された場合も制御用トナー像に起因した記録材の裏汚れ等が発生し易くなる。必要な転写電圧が高くなる記録材や特殊な表面性状の記録材で連続画像形成を行った場合も制御用トナー像に起因した記録材の裏汚れ等が発生し易くなる。そして、これらの現象は、像担持体や転写部材が新品交換された後の所定期間において顕著である。
【００１０】
これらの場合、後述するように、放電生成物が転写部材の表面を覆ってトナーに対する拘束力を高めていたり、放電生成物がクリーニング手段の表面を覆ってトナーを停滞させてトナー捕集能力が低下していたりすることが確認された。
【００１１】
そして、このような場合、転写部材にトナーを塗布して、トナーが介在した状態で転写部材とクリーニング手段とを摺擦させることで、トナーとともに放電生成物を除去できることが確認された。
【００１２】
しかし、このようにして転写部材から放電生成物を除去しても、像担持体に放電生成物が付着したままだと、比較的に短期間で、クリーニング手段のクリーニング性能が低下して裏汚れ等が再発生し易くなる。
【００１３】
本発明は、像担持体と転写部材との両方から効率的に放電生成物を除去して、クリーニング手段による転写部材のクリーニング性能を回復させる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記像担持体に当接してトナー像を記録材に転写部で転写する転写部材と、前記転写部に電界を形成する転写電源と、回転して前記転写部材を摺擦する導電性ロールブラシと、前記導電性ロールブラシに摺擦する金属ローラと、前記金属ローラに当接させたクリーニングブレードと、前記金属ローラに電圧を印加するクリーニング電源とを有するクリーニング手段と、を備え、連続して記録材に画像を形成する場合に、制御用トナー像が前記像担持体上で記録材と記録材との間の領域に対応する領域に前記トナー像形成手段によって形成されて前記転写部を通過することによって前記転写部材へ付着するものである。そして、前記トナー像形成手段によって、前記像担持体の回転方向に直交する方向における前記制御用トナー像の位置に、前記像担持体の回転方向における前記転写部材の周長以上の長さと前記制御用トナー像以上のトナー載り量でトナー帯が前記像担持体上に形成されて、その後、前記像担持体からトナー帯が前記転写部材へ転写されて、その後、トナー帯が前記転写部材から前記像担持体に再転写されるように前記転写電源を制御するモードを実行する制御手段を備え、前記制御手段は、前記クリーニング電源から前記金属ローラにトナーの帯電極性と逆極性のクリーニング電圧を印加し続けることにより、前記転写部材から前記導電性ロールブラシに静電的に吸着保持したトナーの帯電極性を反転させて、前記導電性ロールブラシから前記転写部材へ静電的にトナーを戻す。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の画像形成装置では、クリーニング手段へ保持したトナーを転写部材経由で像担持体へ塗布するので、転写部材に比較して塗布面積が桁違いに広い像担持体への塗布量が過剰となりにくい。
【００１６】
従って、像担持体上と転写部材上との両方から、少ないトナー量で効率的に放電生成物を除去して、クリーニング手段のクリーニング性能を回復できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、制御用トナー像よりもトナー量の多いトナー像を転写部材に転写する限りにおいて、各実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１８】
本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００１９】
なお、特許文献１、２に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。また、説明中、特許請求の範囲で用いた構成名に括弧を付して示した参照記号は、発明の理解を助けるための例示であって、実施形態中の該当する部材等に構成を限定する趣旨のものではない。
【００２０】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態に係る画像形成装置の構成の説明図、図２は画像形成部の構成の説明図、図３は二次転写部の構成の説明図である。
【００２１】
図１に示すように、第１実施形態の画像形成装置１００は、中間転写ベルト５１の水平部に、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが直列状に配設されたタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。装置本体１００Ａには、パーソナルコンピュータ、画像読み取り装置、デジタルカメラ等の外部機器が通信可能に接続されている。画像形成装置１００は、外部機器から送信された画像信号に応じて、電子写真方式により記録材（普通紙、ＯＨＰシート等）Ｓにフルカラー画像を形成する。
【００２２】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像を形成して、中間転写ベルト５１上の同一画像位置に一次転写する。
【００２３】
感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと対向させて、中間転写ベルト５１を有する中間転写ユニット５が配置されている。中間転写ベルト５１は、無端状の弾性体ベルトで形成され、駆動ローラ５２、テンションローラ５３、及びバックアップローラ５４に掛け渡されている。
【００２４】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの構成は、現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにて使用する二成分現像剤のトナーの色を除いて同じである。従って、以下では、図２を参照して画像形成部Ｐａについて専ら説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、符号末尾の添え字ａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて理解されるものとする。
【００２５】
図２に示すように、画像形成部Ｐａは、感光ドラム１ａの周囲に、一次帯電手段としての帯電ローラ２ａ、露光手段としての露光装置３ａ、現像手段としての現像器４ａ、クリーニング手段としてのクリーニング装置６ａを配置する。像担持体としての感光ドラム１ａは、ドラム状の電子写真感光体であって、矢印Ｒ１方向に回転駆動される。
【００２６】
中間転写ベルト５１は、駆動ローラ５２に駆動力が伝達されることにより、矢印Ｒ２方向に回転する。中間転写ベルト５１の内周面側には、画像形成部Ｐａの感光ドラム１ａに対向する位置に一次転写ローラ５５ａが配置されている。一次転写ローラ５５ａは、中間転写ベルト５１を感光ドラム１ａに向けて押圧して、一次転写部（一次転写ニップ）Ｎ１ａを形成する。
【００２７】
フルカラー画像形成時、帯電ローラ２ａは、直流電圧に交流電圧を重畳された帯電電圧を電源Ｄ３から印加されて感光ドラム１ａに従動回転し、感光ドラム１ａの表面を一様な暗部電位ＶＤに帯電させる。
【００２８】
露光装置３ａは、帯電した感光ドラム１ａ上に、原稿のイエロー成分色の画像信号に応じて二値変調されたレーザービームをポリゴンミラー等を介して走査露光する。これにより、露光された部分の帯電電位が明部電位ＶＬまで低下して、感光ドラム１ａ上にイエロー成分色の画像信号に応じた静電像が形成される。
【００２９】
現像器４ａは、非磁性トナーと磁性キャリアとを主成分とする二成分現像剤を攪拌して非磁性トナーを負極性に、磁性キャリアを正極性にそれぞれ帯電させる。帯電した二成分現像剤は、固定磁極４ｊの周囲で回転する現像剤担持体４ｓに穂立ち状態で担持されて感光ドラム１ａを摺擦する。二成分現像剤には、トナーの帯電特性を良好にするために、外添剤とよばれる平均粒子径１５０ｎｍのシリカ粒子が非磁性トナーに対する重量比で１％混合されている。
【００３０】
電源Ｄ４は、負極性の直流電圧に交流電圧が重畳された現像電圧を現像剤担持体４ｓに印加して、現像剤担持体４ｓに担持されたトナーを感光ドラム１ａの明部電位ＶＬの領域に移転させてイエロートナー像を現像する。
【００３１】
一次転写ローラ５５ａは、中間転写ベルト５１を感光体ドラム１ａに向けて押圧することで、中間転写ベルト５１が感光体ドラム１ａに接触する一次転写部Ｎ１ａを形成する。イエロートナー像は、感光ドラム１ａの回転に伴って、一次転写部Ｎ１ａに到達する。
【００３２】
電源Ｄ１ａは、トナーの帯電極性とは逆極性の直流電圧を一次転写ローラ５５ａに印加して、一次転写部Ｎ１ａを通過する感光ドラム１ａから中間転写ベルト５１へイエロートナー像を一次転写する。
【００３３】
そして、一次転写部Ｎ１ａを通過して感光ドラム１ａ上に残った転写残トナーは、クリーニング装置６ａによってクリーニングされて、続く画像形成工程に供される。
【００３４】
図１に示すように、イエロートナー像を担持した中間転写ベルト５１は、次の画像形成部Ｐｂに搬送される。このときまでに、画像形成部Ｐｂでは、上記と同様の方法で感光ドラム１ｂ上にマゼンタトナー像が形成されている。マゼンタトナー像は、一次転写部Ｎ１ｂにおいて、上記と同様の方法で、中間転写ベルト５１上のイエロートナー像上へ重ね合わせて一次転写される。
【００３５】
同様にして、中間転写ベルト５１が画像形成部Ｐｃ、Ｐｄへ進行するにつれて、それぞれの一次転写部Ｎ１ｃ、Ｎ１ｄにおいて、シアントナー像、ブラックトナー像が中間転写ベルト５１上のトナー像に重畳転写される。
【００３６】
一方、記録材供給部９のカセット９１から記録材Ｓが送り出されており、レジストローラ９２は、中間転写ベルト５１上のトナー像とタイミングを合わせて二次転写部Ｎ２に記録材Ｓを給送する。
【００３７】
中間転写ベルト５１上の４色のトナー像は、二次転写部Ｎ２において、バックアップローラ５４と二次転写ローラ５６との間に形成される転写電界によって、記録材Ｓ上に二次転写される。
【００３８】
図３に示すように、中間転写ベルト５１を介してバックアップローラ５４と対向する位置に、転写部材としての二次転写ローラ５６が配置されている。二次転写ローラ５６は、バックアップローラ５４との間に中間転写ベルト５１を挟持して、二次転写ローラ５６と中間転写ベルト５１とが接触する二次転写部（二次転写ニップ）Ｎ２を形成する。
【００３９】
第１実施形態では、二次転写ローラ５６が接地電位に接続され、バックアップローラ５４に転写電源５７からトナーの帯電極性と同極性の直流電圧が印加される。ただし、バックアップローラ５４が接地電位に接続され、二次転写ローラ５６にトナーの帯電極性と逆極性の直流電圧が印加される別の実施形態でも同様の転写電界を形成できる。
【００４０】
次いで、トナー像が転写された記録材Ｓは、定着部（１０：図１）に搬送され、定着部１０で熱と圧力とを加えて、トナー像を記録材Ｓの表面に固着させて、フルカラー画像が定着される。
【００４１】
そして、二次転写部Ｎ２を通過して中間転写ベルト５１に残った転写残トナーは、像担持体クリーニング装置の一例である第１ベルトクリーニング装置８Ａ及び第２ベルトクリーニング装置８Ｂによってクリーニングされる。
【００４２】
第１、第２ベルトクリーニング装置８Ａ、８Ｂは、互いに逆極性のバイアスが印加された導電性ファーブラシを用いる静電ファーブラシクリーニングによって、中間転写ベルト５１をクリーニングする。
【００４３】
また、画像形成装置１００は、所望の画像形成部のみを用いて、例えば、画像形成部Ｐｄのみを用いてブラック単色画像を形成するブラック単色モードを実行できる。この場合、所望の画像形成部Ｐｄにおいてのみ、上述と同様の画像形成工程を行い、中間転写ベルト５１に所望の色のブラックトナー像のみを形成する。そして、所望のブラックトナー像を記録材Ｓに転写した後、定着する。
【００４４】
＜画像濃度制御＞
図４は画像濃度の制御用トナー像を担持した中間転写ベルトの説明図である。図４は、Ａ３サイズの記録材を縦送り（記録材の長手方向を搬送方向に沿わせて給送）する場合を例にして、中間転写ベルト５１上に形成される制御画像（制御用基準トナー像、パッチ画像）を模式的に示す。
【００４５】
フルカラーの画像出力を行う画像形成装置１００にあっては、高速化且つ高画質化の達成のために、色味安定性、濃度均一性などの維持が課題となる。そのために、中間転写ベルト５１の非画像領域に制御用トナー像（以下「制御画像」という）を形成し、その画像の反射濃度等を検知して、画像形成プロセス条件等にフィードバックを行い、安定した画像濃度を維持する。
【００４６】
制御画像は、非画像領域、例えば、複数枚の記録材に対する連続画像形成中は、記録材と記録材との間の領域（以下「紙間」という）に対応させて形成される。
【００４７】
制御画像は、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて、通常の画像形成と同様の画像形成プロセスにて、静電像（制御用基準静電像）の形成、現像、一次転写の各工程を経て中間転写ベルト５１に担持される。連続画像形成時、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、記録材に転写する画像のトナー像の間隔に制御画像を形成して、中間転写ベルト５１に一次転写する。
【００４８】
図４に示すように、中間転写ベルト５１上の記録材に転写される画像の間隔に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫが個別独立に担持される。制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫは、検知手段としての画像濃度センサ１１Ａ、１１Ｂによって反射光を検知される。
【００４９】
図４を参照して図２に示すように、制御手段としての制御部１１０は、画像濃度センサ１１Ａ、１１Ｂの出力に基づいて各色の制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫの濃度を検知する。
【００５０】
画像濃度センサ１１Ａ、１１Ｂは、中間転写ベルト５１の外周側で制御画像を読み取り可能な位置に配置される。第１実施形態では、駆動ローラ（５２：図２）に対向する位置において、中間転写ベルト５１の移動方向と直交する方向（幅方向）に、２個の画像濃度センサ１１Ａ、１１Ｂが配置されている。
【００５１】
画像濃度センサ１１Ａ、１１Ｂは、発光部と受光部とを有する光反射型のセンサであり、中間転写ベルト５１上に担持された制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫに赤外光を照射して、正反射光を検知する。画像濃度センサ１１Ａ、１１Ｂの検知信号は、制御部１１０に送信される。
【００５２】
制御部１１０は、各色の制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫの濃度検知結果を、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄにおけるトナー像形成条件にフィードバックして、各色の画像濃度を制御する。
【００５３】
露光装置３ａにおける画像濃度制御としては、入力された画像信号を装置特性や環境等に応じて変換する規則を定めるγ補正テーブルの作成又は補正制御が挙げられる。
【００５４】
その他の画像濃度制御としては、画像形成プロセス条件（現像コントラスト、レーザーパワー等）の制御、或いは現像器４ａ内の二成分現像剤のトナー濃度の制御（トナー補給制御）も挙げられる。
【００５５】
ただし、制御画像を用いて行う制御自体は任意であり、上記以外の他の制御、例えば画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの露光開始タイミングの調整のために使用してもよい。
【００５６】
図４に示すように、制御画像は、画像安定化の観点から、画像のトナー像の間隔（紙間）に毎回形成される。生産性の観点から、中間転写ベルト５１の表面移動方向における紙間の長さを極力狭く設定しているので、制御画像は、紙間では、中間転写ベルト５１の表面移動方向に１個のみ形成される。
【００５７】
制御画像は、画像濃度センサ１１Ａ、１１Ｂの配置に対応させて、中間転写ベルト５１の表面移動方向と直交する方向において二箇所に担持される。制御画像は、幅（中間転写ベルト５１の表面移動方向と直交する方向の長さ）Ｗが２０ｍｍ、長さ（中間転写ベルト５１の表面移動方向の長さ）Ａが１０ｍｍである。
【００５８】
制御画像の長さは、２０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲が好ましい。制御画像の長さＡが２０ｍｍ未満であると、制御画像を読み取る画像濃度センサ１１Ａ、１１Ｂの感度が低下して読み取り誤差の原因となり易い。一方、制御画像が７０ｍｍを超えると、紙間の長さが９０ｍｍ以上に必要となり、画像形成装置の生産性（１分あたりの出力可能枚数）の低下が懸念される。
【００５９】
制御画像は、濃度階段調が１２８／２５５の中間階調で、トナー載り量が０．３５ｍｇ／ｃｍ２である。
【００６０】
＜二次転写部材クリーニング装置＞
図４を参照して図３に示すように、二次転写装置１５０は、バックアップローラ５４に内周面を支持されて周回移動する中間転写ベルト５１のトナー像担持面に、二次転写ローラ５６を接触して回転させている。
【００６１】
二次転写部Ｎ２に給送される記録材の間隔で、中間転写ベルト５１から二次転写ローラ５６を離間させたり、バックアップローラ５４に印加する転写電圧をＯＦＦしたりすれば、制御画像は二次転写ローラ５６に転写されない。しかし、このような制御を実行すると、二次転写装置１５０の機構が複雑化して精度が損なわれたり、プロセススピード（毎分画像出力枚数）の上昇に対応できなくなったりする。
【００６２】
そこで、第１実施形態では、記録材の間隔でも中間転写ベルト５１に二次転写ローラ５６を当接回転させ続け、バックアップローラ５４と二次転写ローラ５６との間に転写電界を印加し続けている。このため、記録材に転写される画像のトナー像の間隔に配置された制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫは、記録材へ転写されることなく、二次転写ローラ５６へ転写されてしまう。
【００６３】
従って、制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫが二次転写ローラ５６を経由して画像領域を通過する記録材の裏面に付着しないように、二次転写ローラ５６をクリーニングする必要がある。二次転写装置１５０は、二次転写ローラ５６に付着した制御画像を速やかにクリーニングして記録材の裏汚れを阻止するために、二次転写部材クリーニング装置７を備えている。
【００６４】
従来、二次転写ローラのクリーニング装置としては、表層にフッ素コーティング等を施してブレード走行性を安定させた二次転写ローラに、クリーニング能力が高いブレード方式を組み合わせるのが一般的である。また、記録材の搬送性の観点から、表層を荒らした二次転写ローラを使用した場合でも、現像工程において非画像部に付着する現像かぶりトナーなどは、ブレード方式でも十分にクリーニングできる。
【００６５】
しかし、表層を荒らした二次転写ローラから、制御画像などの高濃度トナー像をブレード方式で完全にクリーニングしようとすると、ブレードの当接圧力を増加したり、当接角度を大きくしたりする必要がある。二次転写ローラとクリーニングブレードは、共に弾性体で摩擦力が大きい。このため、ブレードの当接圧力を増加したり、当接角度を大きくしたりして、二次転写ローラとクリーニングブレードとのニップ部の線圧を大きくすると、トナーが付着してクリーニングブレードの捲れが生じ易くなる。
【００６６】
そこで、第１実施形態では、表層を荒らした二次転写ローラをクリーニングするために、ブレード方式に比べて被クリーニング部材の表面形状の制約が少ない、静電ファーブラシクリーニングを採用している。静電ファーブラシクリーニングでは、クリーニング手段の一例である導電性ファーブラシにトナーの帯電極性と逆極性の直流電圧を印加して、被クリーニング部材に付着したトナーを静電的に導電性ファーブラシへ吸着させる。導電性ファーブラシへ吸着されたトナーは、金属ローラへ静電的に受け渡された後に、金属ローラからクリーニングブレードやスクレーパー等によって掻き落とされて、クリーニング工程が終了する。
【００６７】
二次転写ローラ５６は、弾性ゴム層とコーティング層（表面層）とを備えた、二層以上の層構成を有する。弾性ゴム層は、セル径０．０５〜１．０ｍｍのカーボンブラック分散の発泡層からなる。表面層は、イオン導電性ポリマーを分散してなる、厚み０．１〜１．０ｍｍのフッ素樹脂系材料からなる。
【００６８】
二次転写ローラ５６は、外径２４ｍｍの回転体であって、金属製の中心軸が電気的に接地されている。バックアップローラ５４は、外径２４ｍｍの金属製回転体であって、転写電源５７に接続されている。
【００６９】
二次転写ローラ５６は、記録材の搬送性を考慮すると、表面粗さＲｚが１．５μｍ以下になると搬送性が低下してしまう。そのため、二次転写ローラ５６の表層の表面粗さＲｚは、Ｒｚ＞１．５μｍに制御することが好ましく、より好ましくはＲｚ＞６μｍに構成する。
【００７０】
また、二次転写ローラ５６に付着したトナーを静電クリーニング方式の二次転写部材クリーニング装置７でクリーニングするとき、表面粗さＲｚが１５μｍ以上になるとクリーニング性能が低下してしまう。そのため、二次転写ローラ５６の表面粗さＲｚは、クリーニング性等を考慮して、Ｒｚ＜１５μｍに構成するのが好ましく、より好ましくはＲｚ＜１２μｍに構成する。
【００７１】
二次転写ローラ５６は、表面にコーティング層を有する弾性部材で構成され、表面層の表面粗さＲｚが１．５μｍ＜Ｒｚ＜１５μｍであることが好ましく、より好ましくは、６μｍ＜Ｒｚ＜１２μｍである。このように、二次転写ローラ５６として表面にコーティング層を有し、且つ、表層を均一に荒らしたものを用いることで、記録材の搬送を安定化することが可能になる。
【００７２】
二次転写ローラ５６の電気抵抗値は、１．５×１０５〜１．５×１０６Ω／ｃｍが望ましい。抵抗値が１．５×１０５Ω／ｃｍよりも低いと、記録材の外側に電流が片寄ってトナーに十分な電荷が供給されなくなって転写性が損なわれる。また、抵抗値が１．５×１０６Ω／ｃｍより高いと、高圧電源の容量が不足したり、印加電圧が高過ぎて放電リークが生じ易くなったりする。そこで、第１実施形態では、二次転写ローラ５６の抵抗値を５×１０５Ω／ｃｍとした。
【００７３】
転写電源５７は、記録材に転写されるトナー像の形成を開始する前の前回転時、記録材に対するトナー像の転写時、及び前記制御用トナー像の前記転写部通過時、バックアップローラ５４に転写電圧を印加する。転写電圧は、トナーの帯電極性（負極性）と同一極性である−３ｋＶの直流電圧を用いる。
【００７４】
二次転写ローラ５６は、好ましくは、周速（表面移動速度）２００〜５００ｍｍ／秒の範囲で回転する。第１実施形態では、二次転写ローラ５６は中間転写ベルト５１の回転速度と実質的に等しい３００ｍｍ／秒の周速で回転し、バックアップローラ５４は、二次転写ローラ５６とほぼ等しい周速で回転する。
【００７５】
クリーニング部材としてのファーブラシ７１は、二次転写ローラ５６に当接して配置され、負極性に帯電して二次転写ローラ５６に付着したトナーを二次転写ローラ５６から静電的に吸着除去する。
【００７６】
金属ローラ７２は、電圧印加部材として、ファーブラシ７１に当接して配置され、ファーブラシ７１に正極性のクリーニング電圧を印加するとともに、ファーブラシ７１に付着したトナーを静電的に吸着除去する。金属ローラ７２は、アルミやＳＵＳなどの導電性に優れた材料を用いて形成されることが好ましい。
【００７７】
金属ローラ７２は、ファーブラシ７１との接触部において、二次転写ローラ５６と同一回転方向に、等しい周速度で回転する。
【００７８】
クリーニングブレード７３は、金属ローラ７２に当接して配置され、金属ローラ７２に担持されたトナーを掻き取って廃トナー容器７４に回収する。
【００７９】
クリーニング電源７５は、クリーニング電圧出力手段として、金属ローラ７２の回転軸に接続されており、クリーニング電源７５が出力したクリーニング電圧は、金属ローラ７２を介してファーブラシ７１に印加される。第１実施形態では、通常トナー像による画像形成時、クリーニング電源７５からの出力電圧を＋５００Ｖとした。
【００８０】
金属ローラ７２にクリーニング電圧を印加することで、ファーブラシ７１を介して二次転写ローラ５６と金属ローラ７２との間に電流が流れて、二次転写ローラ５６と金属ローラ７２との間にファーブラシ７１の抵抗値による電位差が生じる。
【００８１】
二次転写ローラ５６からファーブラシ７１に静電吸着された負極性に帯電したトナーは、上記電位差によって、相対的に正極性な金属ローラ７２に移転する。金属ローラ７２に担持されたトナーは、金属ローラ７２に当接されたクリーニングブレード７３によって摺擦除去される。これにより、二次転写ローラ５６から回収したトナーがファーブラシ７１に停滞して、二次転写部材クリーニング装置７のクリーニング性能が低下することが防止される。
【００８２】
ファーブラシ７１は、配置スペースの観点から、被クリーニング部材である二次転写ローラ５６に侵入させない状態で、外径１０〜３０ｍｍであるのが好ましい。第１実施形態では、ファーブラシ７１の外径は１８ｍｍに構成しており、二次転写ローラ５６に侵入させない状態でファーブラシ７１の半径は９mmである。
【００８３】
ファーブラシ７１は、毛体の長さが４ｍｍ、二次転写ローラ５６に対する毛先の侵入量が１．０ｍｍ、金属ローラ７２に対する毛先の侵入量が１．５ｍｍである。
【００８４】
ファーブラシ７１は、植毛密度が１２万本／ｉｎｃｈ２、毛体の電気抵抗値が３×１０５Ω／ｃｍである。
【００８５】
ところで、静電クリーニング方式のクリーニング装置は、被クリーニング部材のトナーを、静電気力によってクリーニング部材へ吸着除去するため、ブレード方式と比べてクリーニング能力が小さい。よって、被クリーニング部材に対するトナーの付着力のわずかな変化によってもクリーニング性能が大きく変化する。その最たるものが、転写電圧に起因して中間転写ベルト５１と二次転写ローラ５６との間で発生する放電で生成される放電生成物である。
【００８６】
二次転写ローラ５６には、画像のトナー像を記録材に転写するために、１０００〜４０００Ｖ程度の直流電圧が印加される。このような高電圧を印加された中間転写ベルト５１又は記録材と二次転写ローラ５６との間で放電現象が発生する。放電現象は、大気中の窒素等と乖離・結合反応を引き起こし、ＮＯｘに代表される放電生成物を発生させる。このような放電生成物が二次転写ローラ５６の表面に付着すると、表面自由エネルギーが増加して、表面に対するトナー粒子の付着力を増大させる。放電現象が多く生じて表面自由エネルギーが高い二次転写ローラ５６表面は、表面自由エネルギーが低い表面に比べて、ファーブラシ７１によるクリーニング性能が著しく低下する。
【００８７】
これまでの検討を通じて、放電生成物によって二次転写ローラ５６に対するトナーの付着力が増大した場合、トナーを二次転写ローラ５６の表面に塗布する処理によってトナーの付着力を低減できることが判明した。
【００８８】
二次転写ローラ５６にトナーを塗布してファーブラシ７１で摺擦することによって、二次転写ローラ５６の表面の表面自由エネルギーが低下して、ファーブラシ７１によるクリーニング性能が回復する。二成分現像剤のトナーには、外添剤と呼ばれる粒径が数１０〜数１００ｎｍの微粒子が含まれ、外添剤は、トナー粒子全体を覆って二成分現像剤の流動性を確保している。外添剤の多くは、トナー粒子に付着したままであるが、一部はトナー粒子から離れて遊離外添剤となっている。
【００８９】
二次転写ローラ５６にトナーが塗布されると、遊離外添剤がファーブラシ７１に付着して二次転写ローラ５６の表面を摺擦し、また、二次転写ローラ５６に付着した外添剤がファーブラシ７１の表面を摺擦する。シリカ等で構成される外添剤は、砥粒物質として働き、摺擦する表面に付着した放電生成物を剥ぎ落とす。外添剤は、トナーよりも粒径が小さくて表面積が大きいため、摺擦する表面から放電生成物を剥ぎ落とす効果が大きい。
【００９０】
そして、外添剤が付着した二次転写ローラ５６の表面は、放電生成物が付着した上に制御画像が形成されても、制御画像と放電生成物との間に外添剤が介在してスペーサー粒子として働くので、クリーニング性が損なわれにくい。
【００９１】
また、ファーブラシ７１に放電生成物が付着すると、トナーに対する拘束力が増して金属ローラ７２への転写が阻害される結果、二次転写ローラ５６から吸着したトナーがファーブラシ７１に大量に停滞してクリーニング性能を損なわせる。
【００９２】
このため、トナーを介して二次転写ローラ５６とファーブラシ７１とを摺擦することで、ファーブラシ７１の放電生成物が除去されると、トナーが金属ローラ７２へ正常に転写されるようになって、クリーニング性能が回復する。
【００９３】
＜弾性ベルト＞
図５は低画像比率の画像の連続形成における中間転写ベルトと二次転写ローラの表面エネルギーの変化の説明図である。
【００９４】
中間転写ベルト５１が表層に弾性層をもった弾性ベルトである場合、新品状態で二次転写ローラ５６のクリーニング性が悪化し易いことが判明した。弾性ベルトの場合、その表面の柔らかさから、一度、二次転写ローラ５６に付着した外添剤を再び引き剥がして中間転写ベルト５１に吸着してしまう。新品状態の弾性ベルトは、柔らかい面が表面に多く露出しているために、この現象が顕著である。
【００９５】
また、二次転写部Ｎ２での放電現象によって、中間転写ベルト５１にも放電生成物が付着する。放電生成物の付着によって中間転写ベルト５１の表面自由エネルギーが高くなると、二次転写ローラ５６の表面から外添剤を中間転写ベルト５１に吸着する力が増大して、二次転写ローラ５６に付着していた外添剤が奪われる。これにより、中間転写ベルト５１が使用初期の期間で二次転写部Ｎ２の放電現象が重なった条件下では、二次転写ローラ５６のクリーニング性が特に悪化する。
【００９６】
図２を参照して図５に示すように、低画像比率の画像の連続形成を行って、二次転写ローラ５６と中間転写ベルト５１とを二次転写部Ｎ２にて放電劣化させて、放電時間に伴う水の接触角の推移を測定した。
【００９７】
二次転写ローラ５６及び中間転写ベルト５１への放電生成物の付着に起因する二次転写ローラ５６のクリーニング性の低下は、水の接触角で定量化できる。
【００９８】
二次転写ローラ５６は、中間転写ベルト５１よりも放電時間に伴う接触角の低下が著しい。これは、二次転写ローラ５６は、その周長が中間転写ベルト５１の周長よりも桁違いに短いため、周長の単位長さ当たりの放電累積密度が高まって、放電生成物の累積が中間転写ベルト５１よりも早く進むからである。
【００９９】
また、二次転写ローラ５６は、記録材の裏汚れを阻止するために、ファーブラシ７１の１回の摺擦で制御画像を除去できるレベルまで高度に放電生成物を除去する必要がある。しかし、中間転写ベルト５１は、二次転写ローラ５６から外添剤を奪わない程度に軽く放電生成物を除去すればよい。
【０１００】
このため、中間転写ベルト５１には二次転写ローラ５６に塗布するほどの量（厚み）のトナーを塗布する必要は無い。二次転写ローラ５６は、トナーを保持したファーブラシ７１で長時間摺擦する必要があるが、中間転写ベルト５１は、全周に薄くトナーを塗布できれば十分である。
【０１０１】
新品状態の二次転写ローラ５６が記録材への画像形成を積み重ねて行くと、通常は、中間転写ベルト５１の非画像部に付着したかぶりトナーに含まれる外添剤が付着することで、二次転写ローラ５６の表面が外添剤で覆われる。
【０１０２】
新品状態の中間転写ベルト５１が記録材への画像形成を積み重ねて行くと、中間転写ベルト５１の表面が外添剤で覆われて、二次転写ローラ５６から中間転写ベルト５１側へ外添剤を吸着する現象はなくなる。
【０１０３】
従って、二次転写ローラ５６と中間転写ベルト５１とが共に使用初期である場合、転写部材クリーニング装置７による二次転写ローラ５６のクリーニング性は、著しく低下する。二次転写ローラ５６と中間転写ベルト５１とが新品状態だと、外添剤が二次転写ローラ５６の表面から放電生成物を摺擦除去する効果が少ないからである。二次転写ローラ５６への外添剤の付着現象が進んでいないため、制御画像と放電生成物との間に介在して制御画像のクリーニング性を高める外添剤にも乏しいからである。そして、二次転写ローラ５６に付着した外添剤が中間転写ベルト５１に奪われ易いからである。
【０１０４】
このため、二次転写ローラ５６や中間転写ベルト５１が寿命に達する等で、ユーザー先でパーツ交換が行なわれた直後に、記録材の裏汚れが発生し易くなる。特に、二次転写ローラ５６と中間転写ベルト５１とを同時交換した場合が最も厳しい状態である。ファーブラシ７１を用いた二次転写ローラ５６の静電クリーニングが不十分になって、画像形成された記録材の裏面に制御画像の薄い画像が現れたり、両面画像の裏面に制御画像の薄い重なりが観察されたりし易くなる。
【０１０５】
＜制御手段＞
図２、図３を参照して図４に示すように、制御部１１０は、画像形成以外のタイミングで、エージングトナー帯ＧＥを形成して、二次転写ローラ５６及び中間転写ベルト５１にトナーを塗布するエージングモードを実行する。エージングトナー帯ＧＥは、長さＬ１（ｍｍ）、間隔Ｌ２、トナー載り量Ｍ（ｍｇ／ｃｍ２）となるように、中間転写ベルト５１の一回転に渡って形成される。エージングトナー帯ＧＥは、中間転写ベルト５１の全周に渡って、二次転写ローラ５６の周長の整数倍の長さのものを複数形成することが望ましい。
【０１０６】
第１実施形態では、後述するトナーの帯電性能によって、中間転写体ベルト５１に担持されたエージングトナー帯ＧＥは、中間転写ベルト５１から二次転写ローラ５６に転写された後、自律的に中間転写ベルト５１へ再転写される。
【０１０７】
しかし、中間転写ベルト５１から二次転写ローラ５６に転写された後、転写電源５７及びクリーニング電源７５の出力電圧の極性を所定のタイミングで反転させて、強制的に中間転写ベルト５１へ再転写してもよい。
【０１０８】
いずれにせよ、二次転写ローラ５６の外周長をＬ３（ｍｍ）、表面移動速度をＰ（ｍｍ／ｓｅｃ）とするとき、エージングトナー帯ＧＥは、転写から少なくともＬ３／Ｐ（ｓｅｃ）後に中間転写ベルト５１へ再転写させている。そして、中間転写ベルト５１に再転写されたエージングトナー帯ＧＥは、トナー載り量が制御用トナー像以上の０．１×Ｍ（ｍｇ／ｃｍ２）以上である。
【０１０９】
制御部１１０は、操作パネル１０８を通じてエージングモードが指令されると、通常の画像形成を中断して、エージングモードを実行して、制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫによる記録材の裏汚れを解消させる。記録材に対する画像形成の積み重ねによっても記録材の裏汚れが徐々に改善されるが、既に裏汚れが発生している状態では、裏汚れをその場で速やかに解消させる必要があるからである。
【０１１０】
しかし、二次転写部Ｎ２の下流側に裏汚れの検知センサを配置して、裏汚れの発生が検知された際に制御部１１０が、操作パネル１０８を通じた操作を待たずにエージングモードを実行してもよい。
【０１１１】
また、上述したように、二次転写ローラ５６及び中間転写ベルト５１に放電生成物が蓄積し易い画像形成ジョブの後回転時にエージングモードを自動的に実行してもよい。
【０１１２】
制御部１１０は、エージングモードにおいて、二次転写ローラ５６にエージングトナー帯ＧＥを供給することで、二次転写ローラ５６表面に付着した放電生成物を除去して表面自由エネルギーを低下させる。これにより、二次転写ローラ５６に転写される制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫをファーブラシ７１を用いた静電クリーニングによって良好に除去できるようにして、記録材の裏汚れや両面印刷時の画像ムラを解消する。
【０１１３】
＜エージングモード＞
エージングモードは、紙間に繰り返し形成されて二次転写ローラ５６に転写される制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫに対するファーブラシ７１によるクリーニング性を回復させる。エージングモードは、画像形成された記録材に裏汚れが発生している状態で、操作パネル１０８を通じた手動操作によって起動される。
【０１１４】
エージングモードの開始ボタンは、液晶タッチパネルで構成される操作パネル１０８上に配置されており、記録材の裏汚れが発生した場合に、ユーザーが開始ボタンを自ら押すことによって、エージングモードを開始させる。
【０１１５】
エージングトナー帯ＧＥは、中間転写ベルト５１の制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫが形成される幅方向の位置に、制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫと等しい幅を持たせて形成される。すなわち、転写部材に転写するためのクリーニングトナー像は、像担持体の移動方向に直角な方向における制御用トナー像の位置に形成される。
【０１１６】
ファーブラシ７１と二次転写ローラ５６とが共に最良の状態でないと、高濃度の制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫを１回の摺擦では除去できないからである。制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫから幅方向に外れた位置では、裏汚れを発生するほどのトナー付着量が無く、クリーニング性能が低下しても裏汚れの発生には至らないので、そもそもエージングトナー帯ＧＥを形成する必要が無い。
【０１１７】
制御部１１０は、中間転写ベルト５１における制御画像ＧＹ、ＧＣと制御画像ＧＭ、ＧＫのスラスト位置に、２列のエージングトナー帯ＧＥを、間隔Ｌ２を置いて断続的に形成する。そして、エージングトナー帯ＧＥの形成後、エージングトナー帯ＧＥの間隔で中間転写ベルト５１へ再転写されたトナーをベルトクリーニング装置８Ａ、８Ｂによって除去した後に、中間転写ベルト５１を停止させて、エージングモードを完了する。
【０１１８】
エージングトナー帯ＧＥの長さＬ１は、二次転写ローラ５６の外周長と等しい７５．４ｍｍとし、２つのエージングトナー帯ＧＥの間隔Ｌ２は、５００ｍｍとした。エージングトナー帯ＧＥは、イエロー（Ｙ）のトナーを用いて形成され、濃度階調が制御画像よりも高い２５５／２５５、トナー載り量が制御用トナー像以上の０．７ｍｇ／ｃｍ２である。
【０１１９】
エージングトナー帯ＧＥをイエロートナーで形成する理由は、万が一、二次転写ローラ５６に残留した状態で画像形成が開始されても、他のブラック等のトナーに比較して記録材の裏汚れが目立たないからである。従って、白色トナー又は透明トナーを用いる現像装置が付設されている場合は、イエローよりも白色、白色よりも透明のトナーでエージングトナー帯ＧＥを形成する。
【０１２０】
＜実験１＞
記録材に裏汚れが生じている状態で、各種条件の回復モードを実行した際の裏汚れの解消性を評価するために、裏汚れを意図的に発生させる実験１を行った。実験１は、新品状態の二次転写ローラ５６と中間転写ベルト５１とを用いて、記録材に一定レベルの裏汚れを加速的に発生するモードである。新品状態のものを使用した理由は、前述の通りである。
【０１２１】
実験１では、バックアップローラ５４に通常設定よりも高い二次転写電圧を出力させて画像比の低い画像の連続画像形成を行った。通常の二次転写電圧は、２０００〜４０００Ｖであるが、裏汚れ発生の加速モードとして６０００Ｖの直流電圧を印加した。このときの放電電流量は、通常設定の約２倍であった。
【０１２２】
評価環境は、室温２２度、湿度５０％の環境下で、評価画像は、画像比（画像デューティ）が記録材の大きさに対して２％の画像を使用した。画像比を低く設定すると、二次転写ローラ５６と中間転写ベルト５１とにトナー（外添剤）が付着する速度が遅いため、放電生成物が加速的に蓄積して制御画像に起因する裏汚れが発生し易くなる。記録材には、キヤノン（株）製普通紙ＰＰＣペーパー８０ｇ／ｍ２を用いた。記録材のサイズはＡ３とした。この状態で連続画像形成をおこなったとき、１０００枚の画像形成で記録材の裏汚れが発生した。
【０１２３】
実験１のモードで裏汚れを発生させた条件下で、以下の２通りのエージング方法の検証を行った。
【０１２４】
＜実施例１＞
図６は実施例１の制御の説明図、図７はファーブラシに保持されたトナーの帯電量の変化の説明図、図８はエージングトナー帯の中間転写ベルト（ＩＴＢ）への逆転写の説明図である。
【０１２５】
実施例１の制御では、二次転写ローラ５６に外添剤を塗布した後に中間転写ベルト５１に外添剤を塗布する。実施例１では、エージングトナー帯ＧＥを、二次転写ローラ５６に転写してから、中間転写ベルト５１へ自律的に戻すことによって、二次転写ローラ５６と中間転写ベルト５１の両方の表面に外添剤を付着させる。
【０１２６】
図６の（ａ）に示すように、中間転写ベルト５１に担持されたエージングトナー帯ＧＥは、二次転写部Ｎ２に印加された通常の画像形成時と同じ二次転写電圧によって、先ず二次転写ローラ５６に転写される。
【０１２７】
図６の（ｂ）に示すように、エージングトナー帯ＧＥの長さ（Ｌ１：図４）は、二次転写ローラ５６の周長Ｌ３と等しいため、エージングトナー帯ＧＥは、二次転写ローラ５６の外周に均等に付着している。
【０１２８】
通常のクリーニング電圧が印加されたファーブラシ７１と二次転写ローラ５６との当接部にエージングトナー帯ＧＥが達すると、エージングトナー帯ＧＥがファーブラシ７１によって一時的に吸着保持される。通常画像形成時の制御画像の場合、ファーブラシ７１に吸着保持されたトナーは、ほとんど金属ローラ７２へ転写されてクリーニングブレード７３によって掻き落とされる。しかし、エージングトナー帯ＧＥは、トナー量が多いために、金属ローラ７２にはトナーがすぐには移動せず、ファーブラシ７１に吸着保持された状態で大量のトナーが回転し続ける。トナーを吸着保持したファーブラシ７１と二次転写ローラ５６とが速度差をもって摺擦し合うことで、二次転写ローラ５６に外添剤を効率よく付着させることができる。
【０１２９】
図７はファーブラシ７１内に滞在するトナーの帯電量（トリボ）の推移を測定したものである。図７に示すように、ファーブラシ７１に保持されたトナーは、ファーブラシ７１内での滞在時間が長いために、トナーの帯電量が減少した後に帯電極性が反転する。ファーブラシ７１が３回転する間に、付着していたトナーの帯電量は、−３０μＣ／ｇから−５μＣ／ｇまで低下する。ファーブラシ７１が５回転する間に、付着していたトナーの帯電量は、帯電極性が反転して＋５μＣ／ｇとなる。
【０１３０】
トナーの帯電量が下がる理由としては、ファーブラシ７１に正極性のクリーニング電圧が印加されているため、トナーの帯電電荷が徐々に奪われていくからである。帯電極性が反転したトナーは、正極性のクリーニング電圧が印加されたファーブラシ７１には保持されず、相対的に一段高い正極性の電位に帯電した金属ローラ７２に転写されることもなくなる。
【０１３１】
図６の（ｃ）に示すように、帯電極性が反転したトナーは、ファーブラシ７１よりも相対的に負極性な二次転写ローラ５６側へと逆転写され、さらには、通常の二次転写電圧によって、中間転写ベルト５１へ再転写される。
【０１３２】
制御部１１０は、クリーニングトナー像の転写部材への転写と前記像担持体への再転写との時間差に関連付けられた間隔Ｌ２を設けて、クリーニングトナー像を像担持体の全周に形成する。
【０１３３】
図８に示す中間転写ベルト５１（ＩＴＢ）に対する再付着量は、中間転写ベルト５１上のトナーを直接吸引して回収し、その重量を測定して求めた。
【０１３４】
図８に示すように、二次転写ローラ５６に付着したエージングトナー帯ＧＥのトナーは、付着後、二次転写ローラ５６の３〜４回転に渡って中間転写ベルト５１へ戻される。このため、図４に示すように、エージングトナー帯ＧＥの間隔は、二次転写ローラ５６の周長Ｌ３の７倍の５００ｍｍに設定した。二次転写ローラ５６からファーブラシ７１への移転が３．５回転に渡って発生し、ファーブラシ７１から二次転写ローラ５６への移転が３．５回転に渡って発生すると想定した。
【０１３５】
高濃度でかつトナー量が多いエージングトナー帯ＧＥは、約６０％が二次転写ローラ５６を経て中間転写ベルト５１へ戻されていた。一方、相対的に濃度が低くくてトナー量も少ない制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫは、ほとんどが金属ローラ７２へ転写されてクリーニングブレード７３で掻き落とされるので、中間転写ベルト５１へほとんど戻らない。
【０１３６】
なお、従来、記録材のジャム処理後の復帰時に中間転写ベルト５１に残った画像のトナー像が二次転写ローラ５６に転写されて、その後、中間転写ベルト５１へ再転写される現象は観察されていた。しかし、画像のトナー像は、記録材へ転写するための通常トナー像であって、二次転写ローラ５６へ転写するためのクリーニングトナー像ではない。
【０１３７】
また、特開２００２−０１４５８９号公報には、コロナ放電を用いた帯電器が発生して感光ドラムへ付着した放電物質を除去するために外添剤を含むトナーを供給する例が示される。しかし、ここに示されるようにして、大きな表面積の中間転写ベルト５１の全面にトナーを塗布することは、大量のトナーを消費して不経済である。
【０１３８】
中間転写ベルト５１へ戻されたエージングトナー帯ＧＥは、続いて、第１ベルトクリーニング装置８Ａ及び第２ベルトクリーニング装置８Ｂのファーブラシに保持されて中間転写ベルト５１の表面を摺擦する。これにより、中間転写ベルト５１の全周に外添剤が塗布される。中間転写ベルト５１は、二次転写ローラ５６よりも周長が桁違いに長いため、図４に示すように、エージングトナー帯ＧＥを複数回形成することで、中間転写ベルト５１上の周方向全域に外添剤が塗布される。
【０１３９】
＜比較例１＞
図９は比較例１の制御の説明図である。図９では、説明に関係の無い第１ベルトクリーニング装置８Ａの図示を省略している。
【０１４０】
比較例１の制御では、中間転写ベルト５１に外添剤を完全に塗布し終えた後に、二次転写ローラ５６に外添剤を塗布する。比較例１は、図４に示すエージングトナー帯ＧＥを中間転写ベルト５１に担持させて回転させた後に、二次転写ローラ５６に対する転写を開始させている。中間転写ベルト５１に担持させたエージングトナー帯ＧＥを二次転写ローラ５６に転写して、二次転写ローラ５６と中間転写ベルト５１との表面に外添剤を付着させる。
【０１４１】
図９の（ａ）に示すように、エージングトナー帯ＧＥを形成して中間転写ベルト５１に担持させる間、バックアップローラ５４には、通常の画像形成時とは逆極性の二次転写電圧を印加している。通常の二次転写電圧が−２０００〜−４０００Ｖであるのに対して、このときの二次転写電圧は＋２０００Ｖ〜＋４０００Ｖである。通常とは逆極性の二次転写電圧によって、エージングトナー帯ＧＥは、二次転写ローラ５６には転写されず、中間転写ベルト５１に連れ回ってファーブラシ８１に正極性のクリーニング電圧が印加された第２ベルトクリーニング装置８Ｂまで到達する。
【０１４２】
負極性に帯電したエージングトナー帯ＧＥは、正極性のクリーニング電圧が印加されたファーブラシ８１によって一時的にクリーニングされる。通常の転写残トナーの場合、ファーブラシ８１に移動したトナーは、金属ローラ８２に転写されてクリーニングブレード８３によって掻き落とされる。しかし、エージングトナー帯ＧＥは、トナー量が多いために、金属ローラ８２にはすぐには転写されずにファーブラシ８１内に停滞する。トナーが停滞したファーブラシ８１と中間転写ベルト５１とが速度差をもって摺擦することで、中間転写ベルト５１の表面に外添剤が効率良く付着する。
【０１４３】
ファーブラシ８１に停滞したトナーは、図８を参照して説明したように、帯電極性が反転して中間転写ベルト５１のエージングトナー帯ＧＥの間隔Ｌ２に再転写される。中間転写ベルト５１に担持されたトナーは、帯電極性が反転しているので、逆極性の二次転写電圧が印加された二次転写部Ｎ２を再び通過する過程で、今度は、二次転写ローラ５６へ二次転写される。このときのファーブラシ８１から中間転写ベルト５１へのトナーの再付量は約６０％であった。
【０１４４】
なお、図１に示すように、一次転写ローラ５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄに通常の画像形成時とは逆極性の一次転写電圧（−２５００Ｖ）を印加して、再付着したトナーを一次転写部Ｎ１ａ、Ｎ１ｂ、Ｎ１ｃ、Ｎ１ｄに素通りさせている。
【０１４５】
二次転写ローラ５６に転写されたトナーを介して二次転写ローラ５６とファーブラシ７１とが摺擦し合うことによって、二次転写ローラ５６とファーブラシ７１との両方に付着した放電生成物が除去される。
【０１４６】
このようにして、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ５６とに外添剤が塗布されてエージングされる。
【０１４７】
＜実施例１と比較例１との比較＞
実施例１と比較例１とにおけるエージング効果を比較するために、エージングトナー帯ＧＥの形成時間と裏汚れ性との関係を評価した。エージングトナー帯ＧＥを３０秒刻みで０〜３分間形成した後に通常の画像形成を行って裏汚れ性を確認した。
【０１４８】
エージングの効果を数値化するために、外添剤の付着量をモニタした。付着量の定量化には、堀場製作所（株）製の蛍光Ｘ線分析器ＸＧＴ５０００Ｔを使用した。蛍光Ｘ線を二次転写ローラ５６、中間転写ベルト５１にそれぞれ照射したときの、外添剤（シリコン：Ｓｉ）のピークを数値化した。測定結果を表１に示す。
【０１４９】
【表１】
0005183227.tif 000002
【０１５０】
表１に示すように、実施例１のエージングによれば１分で裏汚れ性が回復するのに対して、比較例１のエージングでは、裏汚れが回復するまでに３分の時間がかかる。蛍光Ｘ線分析器ＸＧＴ５０００Ｔによる外添剤の付着量からも相関性が確認された。エージングによる外添剤の付着量としては、絶対強度で、中間転写ベルト５１が強度３０、二次転写ローラ５６が強度５０あれば裏汚れレベルが改善させる程度までエージングされたと言える。
【０１５１】
実施例１の制御は、比較例１の制御よりも、裏汚れの回復特性が良好である。これは、二次転写ローラ５６は、中間転写ベルト５１に比較して周長が短いため、放電を受ける回数が高くなって放電生成物の付着スピードが速いからである。このため、二次転写ローラ５６でエージング効果を出すためには、中間転写ベルト５１に対してよりも多くの外添剤を付着させる必要がある。
【０１５２】
よって、先に二次転写ローラ５６のエージングを行なうことがエージング時間の短縮化に繋がる。
【０１５３】
実施例１の制御では、非画像形成時に、二次転写ローラ５６に直接回復トナー帯ＧＥを供給することで、二次転写ローラ５６表面の放電生成物の付着を除去し、表面自由エネルギーを低下させる。これにより、二次転写ローラ５６に転写する制御画像を良好に除去し、記録材の裏汚れ、両面印刷時の画像欠陥を防止する。種々の記録材への画像形成中に形成される紙間の制御画像に対応して、常に、ファーブラシ７１による良好な二次転写ローラ５６のクリーニング性を達成する。従って、記録材の間に所定の間隔で繰り返し制御画像が形成される場合の二次転写ローラ５６のクリーニング性が向上する。
【０１５４】
＜トナーの再付着量について＞
表２は、クリーニング電源７５の出力電圧を調整して、実施例１の条件にて二次転写ローラ５６から中間転写ベルト５１へ再転写されるトナー量を変化させ、そのときの裏汚れの発生状況を示したものである。表２に示す再付着量は、中間転写ベルト５１に担持されたエージングトナー帯ＧＥのトナー載り量Ｍ（ｍｇ／ｃｍ２）に対する割合で示している。
【０１５５】
【表２】
0005183227.tif 000003
【０１５６】
表２中、○は裏汚れが実用上問題ないことを示し、×は裏汚れが目立つことを示している。この実験により、表２に示すように、エージングトナー帯ＧＥのトナー載り量Ｍの１０％以上のトナーが中間転写ベルト５１へ再転写されることで、裏汚れの発生を、実用上問題ないレベルに抑制できることが分った。
【０１５７】
＜実施例２＞
図１０はエージングトナー帯の中間転写ベルト（ＩＴＢ）への再付着率とクリーニング電圧との関係の説明図、図１１は実施例３の制御のフローチャートである。実施例２では、エージング中のクリーニング電源７５からの出力電圧を変化させたときのエージング効果の違いについて説明する。
【０１５８】
実施例２では、転写部材クリーニング装置７のクリーニング電源の出力を可変にすることで、二次転写ローラ５６から中間転写ベルト５１への再付着量を制御している。
【０１５９】
図３を参照して図１０に示すように、金属ローラ７２に印加するクリーニング電圧を変化させることで中間転写ベルト５１への再付着量を制御できる。クリーニング電圧が高いほど、中間転写ベルト５１への再付着率が増加して、より少ないトナー量、より短いエージング時間で中間転写ベルト５１のエージング効果を達成できる。
【０１６０】
クリーニング電圧が＋１５００Ｖ時には６０％の再付着効率であったのが、＋２５００Ｖ時には再付着量が８５％にも達する。逆にクリーニング電圧が＋１０００Ｖ時には再付着量が３０％にまで低下して、トナーを介した二次転写ローラ５６とファーブラシ７１との摺擦時間が延長される。
【０１６１】
この理由は、ファーブラシ７１内でトリボが反転する時間がクリーニングバイアスによって変化するからである。クリーニング電圧が高いほど、電荷の付与速度が高まってトナーの帯電極性が反転するまでの時間が短くなる。
【０１６２】
以上の特性を用いて、再付着量を可変にすることにより、ユーザー先で二次転写ローラまたはＩＴＢが交換された場合、エージングを最適化することができる。
【０１６３】
ところで、ユーザー先で、寿命等の理由から中間転写ベルト５１又は二次転写ローラ５６を交換した場合、交換前に比較して裏汚れが発生し易くなる。上述したように、中間転写ベルト５１又は二次転写ローラ５６に十分な外添剤が付着していないからである。そこで、中間転写ベルト５１又は二次転写ローラ５６を交換した場合、画像形成の開始に先立たせて実施例１で説明したように、エージングを実行して表面に外添剤を塗布することが望ましい。
【０１６４】
ここで、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ５６の両方を交換した場合、実施例１のエージングをそのまま用いれば良いが、片方を交換した場合は、その片方だけを重点的にエージングすればよい。
【０１６５】
制御部１１０は、像担持体（５１）よりも転写部材（５６）のほうが累積使用時間が長い場合には、累積使用時間が等しい場合よりもクリーニング電圧の絶対値を高くする。しかし、転写部材（５６）よりも像担持体（５１）のほうが累積使用時間が長い場合には、累積使用時間が等しい場合よりもクリーニング電圧の絶対値を低くする。
【０１６６】
図１を参照して図１１に示すように、中間転写ベルト５１又は二次転写ローラ５６が寿命に達すると（Ｓ１１）、サービスマンがユーザー先で中間転写ベルト５１又は二次転写ローラ５６を交換する（Ｓ１２、Ｓ１３）。交換後、サービスマンは、操作パネル（１０８：図２）の表示画面を通じて、交換した履歴を入力する（Ｓ１４）。そうすることで、画像形成装置１００は、パーツの寿命をリアルタイムで管理することができる。
【０１６７】
市場で裏汚れが発生したとき（Ｓ１６）、ユーザーが操作パネル（１０８：図２）に表示されたエージングボタンを押すと（Ｓ１７）、画像形成装置１００は、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ５６の寿命をカウントして３つの場合分けを行なう（Ｓ１８）。
【０１６８】
（１）中間転写ベルト５１のみが交換された場合、中間転写ベルトエージングモードを実行する（Ｓ１９）。中間転写ベルトエージングモードでは、クリーニング電源７５が金属ローラ７２に＋２５００Ｖを印加することにより、中間転写ベルト５１への再付着量を高めて中間転写ベルト５１のエージング効果を高める。
【０１６９】
（２）二次転写ローラ５６のみが交換された場合、二次転写ローラエージングモードを実行する（Ｓ２０）。二次転写ローラエージングモードでは、クリーニング電源７５が金属ローラ７２に＋１０００Ｖを印加することにより、二次転写ローラ５６とファーブラシ７１とのトナーを介した摺擦を増して二次転写ローラ５６のエージング効果を高める。
【０１７０】
（３）中間転写ベルト５１と二次転写ローラ５６との両方が交換された場合、既に説明した実施例１のエージングモードを実行する（Ｓ２１）。実施例１のエージングモードでは、クリーニング電源７５が金属ローラ７２に＋１５００Ｖを印加する。
【０１７１】
これにより、記録材の裏汚れが解消される（Ｓ２２）。
【０１７２】
＜実施例３＞
実施例３では、エージングトナー帯ＧＥの長さＬ１と、エージングトナー帯の間隔Ｌ２とをそれぞれ振ったときのエージング効果について検証した。実験１の制御によって加速的に裏汚れを発生させた状態で、エージングトナー帯ＧＥの長さＬ１を異ならせて実施例１の制御を適用して裏汚れ性を検証した。
【０１７３】
二次転写ローラ５６の周長Ｌ３を７５．４ｍｍとして、エージングトナー帯ＧＥの長さＬ１を、周長Ｌ３の０．２５倍、０．５倍、１．０倍、１．５倍、２倍、３倍と振って裏汚れの解消状態を確認した。評価結果を表２に示す。
【０１７４】
【表３】
0005183227.tif 000004
【０１７５】
表３に示すように、エージングトナー帯ＧＥの長さＬ１は、二次転写ローラ５６の周長Ｌ３よりも長くしないと、十分なエージング効果を得ることができなかった。
【０１７６】
これは、二次転写ローラ５６に転写されるトナーの量が多くないと、トナーがファーブラシ７１に停滞することなく金属ローラ７２に転写されてクリーニングブレード７３に掻き落とされる割合が増えるからである。その結果、放電生成物が十分に除去される前に、二次転写ローラ５６に担持されたトナーがクリーニングされてしまい、トナーを介した二次転写ローラ５６とファーブラシ７１との摺擦が成り立たなくなるからである。
【０１７７】
二次転写ローラ５６の周囲にトナーが不連続に担持されて、放電生成物が十分に除去されない領域が形成されるからである。
【０１７８】
また、二次転写ローラ５６に転写されたエージングトナー帯ＧＥが二次転写ローラ５６から中間転写ベルト５１へ十分に戻らなくなって、中間転写ベルト５１のエージング効果も低下するからである。
【０１７９】
蛍光Ｘ線分析器ＸＧＴ５０００Ｔを使用した解析結果からも、エージングトナー帯が周長Ｌ３（７５．４ｍｍ）以下の場合、中間転写ベルト５１には外添剤の付着が見られなかった（図８：制御画像を参照）。
【０１８０】
よって、エージング効果を良好に発揮させるには、Ｌ３≦Ｌ１の関係を満たすことが重要である。
【０１８１】
次に、エージングトナー帯ＧＥの長さＬ１を、Ｌ３≦Ｌ１を満たす値にした状態で、エージングトナー帯の間隔Ｌ２を、Ｌ１＜Ｌ２＜７Ｌの範囲で振ったときのエージング効果について検証した。結果は良好で、すべての間隔Ｌ２にて、転写部材クリーニング装置７による二次転写ローラ５６の良好なクリーニング性が確認された。
【０１８２】
クリーニングトナー像の長さをＬ１（ｍｍ）、トナー載り量を制御用トナー像以上のＭ（ｍｇ／ｃｍ２）、転写部材（５６）の周長をＬ３（ｍｍ）、表面移動速度をＰ（ｍｍ／ｓ）とする。このとき、トナー像は、転写部材（５６）に転写してから、少なくともＬ３／Ｐ（ｓ）後に、再付着の最大量が、少なくとも０．１×Ｍ（ｍｇ／ｃｍ２）以上のトナーを像担持体（５１）上に再転写させる。
【図面の簡単な説明】
【０１８３】
【図１】第１実施形態に係る画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】画像形成部の構成の説明図である。
【図３】二次転写部の構成の説明図である。
【図４】画像濃度の制御用トナー像を担持した中間転写ベルトの説明図である。
【図５】低画像比率の画像の連続形成における中間転写ベルトと二次転写ローラの表面エネルギーの変化の説明図である。
【図６】実施例１の制御の説明図である。
【図７】ファーブラシに保持されたトナーの帯電量の変化の説明図である。
【図８】エージングトナー帯の中間転写ベルトへの逆転写の説明図である。
【図９】比較例１の制御の説明図である。
【図１０】エージングトナー帯の中間転写ベルトへの再付着率とクリーニング電圧との関係の説明図である。
【図１１】実施例２の制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１８４】
１ａ  像担持体
２ａ  帯電ローラ
３ａ  露光装置
４ａ  記録材に対するコントラストが最も小さい色のトナーの現像装置（現像器）
４ｂ、４ｃ、４ｄ  複数の現像装置（現像器）
７  転写部材クリーニング装置（二次転写部材クリーニング装置）
８Ｂ  像担持体クリーニング装置（ベルトクリーニング装置）
５６  転写部材（二次転写ローラ）
５７  転写電源
７１  クリーニング部材、導電性ロールブラシ（ファーブラシ）
７２  金属ローラ
７３  クリーニングブレード
７５  クリーニング電源
１００  画像形成装置
１１０  制御手段
Ｇ１、Ｇ２  通常トナー像（画像のトナー像）
ＧＥ  クリーニングトナー像（エージングトナー帯）
ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫ  制御用トナー像（制御画像）
Ｌ２  間隔
Ｎ２  転写部（二次転写部）
Ｐａ  トナー像形成手段（画像形成部）
【図１】
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【図２】
0005183227.tif 000006
【図３】
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【図４】
0005183227.tif 000008
【図５】
0005183227.tif 000009
【図６】
0005183227.tif 000010
【図７】
0005183227.tif 000011
【図８】
0005183227.tif 000012
【図９】
0005183227.tif 000013
【図１０】
0005183227.tif 000014
【図１１】
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